Monobody - Monobody - Wikipedia

Desátý doména fibronektinu typu III (člověk, PDB: 1TTG​)
Variabilní doména protilátky lehký řetěz lambda (člověk, PDB: 2RHE​)

Monobody jsou syntetické vazebné proteiny konstruované pomocí a doména fibronektinu typu III (FN3) jako molekulární lešení. Konkrétně je tato třída vazebných proteinů postavena na diverzifikované knihovně 10. domény FN3 lidského fibronektinu. Monobody jsou jednoduchou a robustní alternativou k protilátkám pro vytváření proteinů vázajících cíl. The hybridní termín jedno tělo byl vytvořen v roce 1998 skupinou Koide, která publikovala první dokument demonstrující koncept monobody využívající desátou doménu FN3 lidského fibronektinu.[1]

Monobody jsou generovány z kombinatorické knihovny ve kterých jsou části skeletu FN3 diverzifikovány pomocí molekulárního displeje a technologií řízené evoluce, jako je fágový displej, mRNA displej a kvasnicový povrchový displej.[2][3] Bylo popsáno velké množství monobody, které mají vysokou afinitu a vysokou specificitu k jejich příslušným cílům.[4][5][6][7][8]

Monobody patří do třídy molekul, které se souhrnně nazývají napodobeniny protilátek (nebo protilátková mimetika ) a alternativní lešení, jejichž cílem je překonat nedostatky přirozených molekul protilátek. Hlavní výhodou monobody oproti konvenčním protilátkám je, že monobody lze snadno použít jako geneticky kódované intracelulární inhibitory, to znamená, že můžete expresi monobody inhibitoru v buňce dle výběru jednoduše transfekční buňka s monobody expresním vektorem.[9][10] Je to kvůli charakteristikám základního lešení FN3: malé (~ 90 zbytků), stabilní, snadno se vyrábí a jeho nedostatek disulfidových vazeb, který umožňuje vyrábět funkční monobody bez ohledu na redox potenciál buněčného prostředí, včetně redukčního prostředí cytoplazmy a jádra.[Citace je zapotřebí ] Naproti tomu většina protilátek a fragmentů protilátek závisí na tvorbě disulfidových vazeb a musí být produkovány v oxidačním prostředí.

Monobody technologie byla přijata v biotechnologickém průmyslu, nejvíce pozoruhodně Adnexus, biotechnologická společnost, která byla součástí Bristol-Myers Squibb od roku 2007 pod názvem adnektiny (původně jako trinektiny jeho předchůdce Phylos[11]). Příkladem je pegdinetanib (Angiocept), an antagonista z receptor vaskulárního endoteliálního růstového faktoru 2 (VEGFR-2), který vstoupil do fáze II klinické testy vyšetřování zacházení s glioblastom v říjnu 2007.[12][13]

Struktura

Nativní lešení FN3 se skládá z 94 aminokyseliny a má molekulová hmotnost asi 10 kDa, patnáctkrát menší než IgG protilátky typu a srovnatelné s velikostí jediného variabilní doména protilátky. Jsou založeny na struktuře člověka fibronektin, konkrétněji na jeho desáté extracelulární doména typu III. Tato doména má strukturu podobnou variabilním doménám protilátek se sedmi beta listy vytvoření beta sendviče a tři odkryté smyčky na každé straně odpovídající těmto třem regiony určující doplňkovost.[14][15][16] Monobody postrádají vazebná místa pro ionty kovů a centrální disulfidová vazba.

Monobody knihovny vzory

Monobody s vysokou afinitou a specificitou pro různé cílové molekuly mohou být generovány z kombinatorických knihoven, ve kterých jsou diverzifikovány části lešení FN3. Existují dva odlišné návrhy monobody knihoven, které byly úspěšné. První typ upravuje některé nebo všechny smyčky BC (mezi druhým a třetím beta listem), DE (mezi čtvrtým a pátým beta listem) a FG (mezi šestým a sedmým listem).[17][18] Tento design vytváří diverzifikované polohy na konvexním povrchu, který je vhodný pro cílení na konkávní povrchy, jako jsou aktivní místa s enzymy. Druhý typ kromě smyček CD a FG upravuje pozice v některých nebo všech řetězcích C, D, F a G (nebo 3., 4., 6. a 7.).[19] Tento design vytváří plošší, mírně konkávní povrch, který je vhodný pro cílení na povrchy typicky zapojené do interakcí protein-protein.

Viz také

Reference

  1. ^ Koide A, Bailey CW, Huang X, Koide S (prosinec 1998). „Fibronektinová doména typu III jako kostra pro nové vazebné proteiny“. J. Mol. Biol. 284 (4): 1141–51. doi:10.1006 / jmbi.1998.2238. PMID  9837732.
  2. ^ Koide S, Koide A, Lipovšek D (2012). „Proteiny vázající na cíl založené na 10. doméně lidského fibronektinu typu III (10Fn3) ". Pervitin Enzymol. 503: 135–56. doi:10.1016 / B978-0-12-396962-0.00006-9. PMID  22230568.
  3. ^ Koide A, Wojcik J, Gilbreth RN, Hoey RJ, Koide S (2012). „Výuka starého lešení nové triky: monobody konstruované pomocí alternativních povrchů lešení FN3“. J. Mol. Biol. 415 (2): 393–405. doi:10.1016 / j.jmb.2011.12.019. PMC  3260337. PMID  22198408.
  4. ^ Wojcik J, Hantschel O, Grebien F, Kaupe I, Bennett KL, Barkinge J, Jones RB, Koide A, Superti-Furga G, Koide S (2010). „Silný a vysoce specifický inhibitor monobody FN3 domény Abl SH2“. Nat. Struct. Mol. Biol. 17 (4): 519–27. doi:10.1038 / nsmb.1793. PMC  2926940. PMID  20357770.
  5. ^ Gilbreth RN; Truong K; Madu I; et al. (Květen 2011). "Isoformově specifické monobody inhibitory malých modifikátorů souvisejících s ubikvitinem vytvořené pomocí designu knihovny se strukturou". Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 108 (19): 7751–6. doi:10.1073 / pnas.1102294108. PMC  3093456. PMID  21518904.
  6. ^ Grebien F, Hantschel O, Wojcik J, Kaupe I, Kovacic B, Wyrzucki AM, Gish GD, Cerny-Reiterer S, Koide A, Beug H, Pawson T, Valent P, Koide S, Superti-Furga G (2011). „Cílení na rozhraní SH2-kinázy v Bcr-Abl inhibuje leukemogenezi“. Buňka. 147 (2): 306–19. doi:10.1016 / j.cell.2011.08.046. PMC  3202669. PMID  22000011.
  7. ^ Sha F, Gencer EB, Georgeon S, Koide A, Yasui N, Koide S, Hantschel O (2013). „Disekce signální sítě BCR-ABL pomocí vysoce specifických monobody inhibitorů k doménám SHP2 SH2“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 110 (37): 14924–9. doi:10.1073 / pnas.1303640110. PMC  3773763. PMID  23980151.
  8. ^ Stockbridge RB, Koide A, Miller C, Koide S (2014). „Důkaz architektury duální topologie F-kanálů Fluc s monobody blokátory“. Nat Commun. 5: 5120. doi:10.1038 / ncomms6120. PMC  4265568. PMID  25290819.
  9. ^ Grebien F, Hantschel O, Wojcik J, Kaupe I, Kovacic B, Wyrzucki AM, Gish GD, Cerny-Reiterer S, Koide A, Beug H, Pawson T, Valent P, Koide S, Superti-Furga G (2011). „Cílení na rozhraní SH2-kinázy v Bcr-Abl inhibuje leukemogenezi“. Buňka. 147 (2): 306–19. doi:10.1016 / j.cell.2011.08.046. PMC  3202669. PMID  22000011.
  10. ^ Sha F, Gencer EB, Georgeon S, Koide A, Yasui N, Koide S, Hantschel O (2013). „Disekce signální sítě BCR-ABL pomocí vysoce specifických monobody inhibitorů k doménám SHP2 SH2“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 110 (37): 14924–9. doi:10.1073 / pnas.1303640110. PMC  3773763. PMID  23980151.
  11. ^ Xu L, Aha P, Gu K, Kuimelis RG, Kurz M, Lam T, Lim AC, Liu H, Lohse PA, Sun L, Weng S, Wagner RW, Lipovsek D (2002). „Cílený vývoj napodobenin protilátek s vysokou afinitou pomocí zobrazení mRNA“. Chem. Biol. 9 (8): 933–42. doi:10.1016 / s1074-5521 (02) 00187-4. PMID  12204693.
  12. ^ Číslo klinického hodnocení NCT00562419 pro „CT-322 při léčbě pacientů s rekurentním multiformním glioblastomem a kombinovanou terapií s irinotekanem“ na ClinicalTrials.gov
  13. ^ Bloom L, Calabro V (červenec 2009). „FN3: na kliniku se dostává nové proteinové lešení“. Drug Discov. Dnes. 14 (19–20): 949–55. doi:10.1016 / j.drudis.2009.06.007. PMID  19576999.
  14. ^ Koide A, Koide S (2007). "Monobody: napodobeniny protilátek na základě skeletu domény fibronektinu typu III". Methods Mol. Biol. 352: 95–109. doi:10.1385/1-59745-187-8:95. ISBN  978-1-59745-187-1. PMID  17041261.
  15. ^ Wojcik J, Hantschel O, Grebien F, Kaupe I, Bennett KL, Barkinge J, Jones RB, Koide A, Superti-Furga G, Koide S (2010). „Silný a vysoce specifický inhibitor monobody FN3 domény Abl SH2“. Nat. Struct. Mol. Biol. 17 (4): 519–27. doi:10.1038 / nsmb.1793. PMC  2926940. PMID  20357770.
  16. ^ Gilbreth RN; Truong K; Madu I; et al. (Květen 2011). „Isoformově specifické monobody inhibitory malých modifikátorů souvisejících s ubikvitinem vytvořené pomocí konstrukce knihovny s průvodcem strukturou“. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 108 (19): 7751–6. doi:10.1073 / pnas.1102294108. PMC  3093456. PMID  21518904.
  17. ^ Koide A, Bailey CW, Huang X, Koide S (prosinec 1998). „Fibronektinová doména typu III jako kostra pro nové vazebné proteiny“. J. Mol. Biol. 284 (4): 1141–51. doi:10.1006 / jmbi.1998.2238. PMID  9837732.
  18. ^ Wojcik J, Hantschel O, Grebien F, Kaupe I, Bennett KL, Barkinge J, Jones RB, Koide A, Superti-Furga G, Koide S (2010). „Silný a vysoce specifický inhibitor monobody FN3 domény Abl SH2“. Nat. Struct. Mol. Biol. 17 (4): 519–27. doi:10.1038 / nsmb.1793. PMC  2926940. PMID  20357770.
  19. ^ Koide A, Wojcik J, Gilbreth RN, Hoey RJ, Koide S (2012). „Výuka starého lešení nové triky: monobody konstruované pomocí alternativních povrchů lešení FN3“. J. Mol. Biol. 415 (2): 393–405. doi:10.1016 / j.jmb.2011.12.019. PMC  3260337. PMID  22198408.